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泸定大渡河桥冰碛土的结构及现场剪切试验研究
引用本文:倪文涛, 汤明高, 赵欢乐, 等. 2024. 基于离散元数值模拟的冰川冰抗剪强度特性及影响因素研究[J]. 工程地质学报, 32(3): 811-824. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2023-0405.
作者姓名:倪文涛  汤明高  赵欢乐  杨威  帅奕垚  李扬  张乔峰
作者单位:1.四川省自然资源勘察设计集团有限公司,成都 610051,中国;2.成都理工大学, 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都 610059,中国;3.中国科学院青藏高原研究所,北京 100101,中国
基金项目:第二次青藏高原综合科学考察研究项目(资助号:2019QZKK0201),国家自然科学基金面上项目(资助号:42377199)
摘    要:

在现场调研和直剪试验标定的基础上,通过PFC2D数值模拟分析了纯多晶冰、冰岩嵌固体、岩屑冰和碎石冰4类冰川介质的抗剪强度及温度、岩屑含量、碎石含量与粒径的影响,进行了试验验证。结果表明:(1)纯多晶冰沿最大剪应力面产生剪切破坏,冰岩嵌固体沿冰岩接触面发生剪切破坏,破裂面较为平整;而岩屑冰和碎石冰的剪切破坏特征与颗粒含量和粒径有关,破裂面凹凸不平。(2)抗剪强度随着温度的升高而降低,-40~-10℃时基本呈线性下降,而-40℃以下和-10℃以上时影响则更为显著,其中内摩擦角对于温度的响应相比黏聚力更为敏感。
(3)抗剪强度随着岩屑或碎石含量的增加而增大,含量从0增加到20%时对内摩擦角的影响较大、对黏聚力的影响较小,而含量从60%增加到80%时对黏聚力的影响比对内摩擦角的影响更为显著,含量20% ~60%时两者皆呈线性增大。(4)随着碎石粒径的增大,内摩擦角先增大、后减小,黏聚力则先减小、后增大,碎石粒径12.5mm左右时分别达到最大值和最小值。研究结果对于揭示冰崩机理及灾害防治具有科学价值和现实意义。




关 键 词:冰川冰  抗剪强度  温度  岩屑含量  数值模拟  青藏高原
收稿时间:2023-10-07
修稿时间:2024-01-27
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